O jejum prolongado associado `a dormência sazonal é um fenômeno característico de diversos grupos de vertebrados, e os lipídios tem se mostrado bastante importantes na manutenção destes animais. No presente estudo pretendeu-se caracterizar a reorganização metabólica no jejum de 3-4 meses associado à dormência e depressão metabólica acentuada em lagartos teiú no primeiro ciclo anual de atividades, elucidando (1) qual o papel do metabolismo lipídico e de outros substratos energéticos na regulação da massa corpórea e da taxa metabólica dos teiús jovens ao longo do primeiro ciclo anual (2) qual é o comportamento de enzimas do metabolismo energético de diferentes substratos ao longo do ciclo sazonal, relacionadas à manutenção dos teiús durante o jejum hipometabólico e no retorno a atividade. (3) qual é perfil dos ácidos graxos do plasma e diferentes tecidos ao longo do ciclo sazonal e (4) testar se as predições da teoria da membrana como marca-passo do metabolismo se aplicam a um modelo intra-específico e sazonal, de forma a explicar a regulação da acentuada depressão metabólica nos lagartos teiú Para tal, foram determinadas as atividades de enzimas das vias do metabolismo energético de carboidratos (PECK), lipídios (CPT I e CPT II) e proteínas (GOT), e foi determinada a composição lipídica do plasma e dos tecidos de reserva como os corpos gordurosos abdominais e fígado, assim como a composição de membrana do tecido hepático total e das mitocôndrias e do músculo esquelético da pata PIT na atividade de outono, dormência de inverno, despertar, animais ativos na primavera e submetidos a um jejum forçado. Os resultados em conjunto parecem indicar que embora as vias oxidativas estejam reduzidas no tecido hepático, o potencial de mobilização e oxidação de lipídios está aumentado no jejum natural, evidenciando a importância deste substrato na manutenção dos lagartos teiú, e que haveria uma mobilização seletiva de ácidos graxos enquanto outros são mantidos nos tecidos. Adicionalmente, as respostas na composição dos tecidos ao jejum forçado parecem ser diferentes em relação ao jejum natural. O presente trabalho é pioneiro a fazer uma descrição minuciosa da composição lipídica de tecidos e membranas, e o primeiro a fazer uma análise da aplicação da teoria das membranas como 90 marcapasso do metabolismo em uma comparação intra-específica em um vertebrado que exibe dormência sazonal. Esta teoria parece não se aplicar a este modelo, de forma que a regulação do metabolismo parece ser por mecanismos que não uma alteração na composição de membrana dos tecidos. / Seasonal dormancy is a widespread phenomenon among vertebrates, in which lipid stores in the body tissues constitute the major energy source during the prolonged fasting. In addition, there are recent evidence indicating a role played by the lipid metabolism and the fatty acids derived in the regulation of membrane functions, resulting in modulation of whole body metabolic rates in the organisms, as well as integrating nutritional and hormonal signals that promote metabolic responses to changes in fuel availability. The present study investigates the metabolic reorganization and lipidic and fatty acid composition in tissues and subcellular fractions from tegu lizards (Tupinambis merianae), associated with metabolic depression and fasting during seasonal dormancy. Maximum enzyme activities related to the catabolism of carbohydrates (PEPCK), lipids (CPT I, II), and proteins (GOT) in liver were estimated by spectrophotometry and radiochemical assay, the Na+K+ATPase activity was assayed in the liver by standard enzymatic methods, and the lipid and fatty acid composition were analysed in the abdominal fat bodies, plasma, skeletal muscle, and in liver whole tissue and mitochondrial fractions, using gas chromatography, during autumn activity, winter dormancy, arousal, spring activity, and in animals deprived of food for 20 days during activity. During the hypometabolic state, it was found: (1) a significant decrease in the aerobic capacity and gradual increase in the potential for oxidation of long-chain fatty acids in the mitochondria of liver tissue; (2) differential lipid and fatty acid composition in the fat bodies compared to the profiles obtained with plasma, muscle and liver tissue, suggesting selective mobilization of fatty acids; (3) no significant changes in the Na+K+ATPase activity in liver and significant changes in the total and individual fractions of MUFA and PUFA as a function of the seasonal cycle, in the opposite direction indicated by the theory of membranes as pacemakers of metabolism, suggesting however, an important role played by MUFA in the metabolic reorganization during seasonal dormancy.

A plasticidade fenotípica do intestino está presente em diferentes grupos de vertebrados e permite ajustes de caráter antecipatório ou de curto prazo na capacidade funcional do intestino frente a flutuações previsíveis e não previsíveis na disponibilidade de alimento no ambiente. No presente trabalho, avaliamos as alterações sazonais na morfologia e na capacidade de oxidação de substratos energéticos no intestino médio de lagartos teiú Tupinambis merianae. A resposta ao jejum associado à depressão metabólica na dormência de inverno foi contrastada com as alterações após 20 dias de jejum na fase ativa. Grupos de animais jovens foram mortos em diferentes fases do primeiro ciclo anual e o intestino médio foi removido e pesado. Amostras do terço proximal do órgão foram transferidas para frascos contendo formaldeído tamponado e o restante do tecido foi picotado e amostras aleatórias foram congeladas em N2 líquido e transferidas para freezer -80 oC. Variáveis morfológicas foram analisadas em cortes histológicos de 5 μm de espessura utilizando-se o método estereológico. O teor de água e o de proteína solúvel e total foi medido nas amostras por meio de ensaios padrão; as atividades máximas de enzimas foram medidas por espectrofotometria em condições saturantes de substrato e cofatores. No outono, a massa relativa do intestino é 1,04% e diminui 23% durante a dormência, junto a uma redução na densidade de volume da mucosa e de superfície do epitélio, da altura máxima dos vilos e do conteúdo protéico total. O epitélio altera sua conformação estrutural, passando de colunar simples para pseudo-estratificado, sugerindo intensa atividade proliferativa. Após o despertar na primavera, há um aumento de mais de duas vezes da massa do intestino, com um aumento da densidade de superfície epitelial e, possivelmente, do comprimento e/ou diâmetro do órgão. Em animais submetidos ao jejum, a massa intestinal relativa diminui 49% em relação a animais alimentados, porém, a atrofia da mucosa é menos intensa e o epitélio é mais preservado, além de um aumento da espessura da túnica muscular. O tecido possui elevado potencial para o uso de diferentes substratos energéticos e o tipo preferencial seria regulado em função do estado nutricional e metabólico do animal. As enzimas glicolíticas HK, PK e LDH não variam ao longo do ciclo anual, assim como a transaminase AspAT. Por outro lado, a GDH, enzima da oxidação de aminoácidos, a HOAD, enzima da β- oxidação lipídica e a CS, indicadora da capacidade aeróbia mitocondrial estão fortemente inibidas na dormência, acompanhando a depressão metabólica no animal. Em animais submetidos ao jejum na primavera, todas as enzimas tiveram suas atividades reduzidas e, em consonância com os dados da morfologia do tecido, os ajustes na capacidade funcional do órgão aparentemente se dão de maneira diferente em relação ao jejum associado à dormência sazonal, em função do caráter previsível e da existência de uma fase antecipatória neste fenômeno. / The gut phenotypic plasticity is widely documented in the vertebrates and would allow to either short term or anticipatory adjustments in the organ functional capacity, to cope with unpredictable and periodic changes of food availability in the environment. This study investigates seasonal changes of morphology and in the capacity for substrate oxidation in the midgut of the tegu lizard Tupinambis merianae, associated with prolonged fasting and metabolic depression in winter months. In addition, the pattern of change was compared with the adjustments induced by 20 days of fasting in spring active animals. Groups of young lizards were killed in distinct phases during the first annual cycle and the midgut was quickly excised and weighted. Tissue samples were removed from the organ proximal third and preserved in fixative solution for histology. The remaining tissue was cut in small pieces and aliquots were frozen in liquid N2 and stored at -80oC for the assays. The morphological changes were analyzed in 5μm thick slices using stereological methods. The content of water and of total and soluble proteins were measured using standard assays, and maximum activities of metabolic enzymes were measured by espectrophotometry. The mid-gut mass is 1.04% of body mass in autumn activity and decreases 23% during winter dormancy, combined with a reduction of mucosal volume and surface densities, of villus maximal height and of total protein content. The epithelial cells change conformation from columnar to pseudo-stratified, suggesting intense proliferative activity during dormancy. Later in spring activity, the mid-gut mass increases to 1.64% combined with an increase of epithelial surface density and possibly of midgut lenght and/or diameter. Atrophy during fasting was higher in active lizards, 49% in relation to fed animals, the mucosal density however is more preserved than during dormancy and the muscle layer increases thickness. High levels of enzyme activities suggest a potential to obtain energy from different substrates and the regulatory mechanisms of fuel selection would act as a function of the physiological context. HK, PK and LDH, and AspAT, acting on pathways of glucose and amino-acid oxidation respectively, do not change during the annual cycle, whereas GDH and HOAD (amino-acid and fatty acid oxidation respectively), and CS (indicator of mitochondrial aerobic capacity) are strongly inhibited in dormant and arousing animals. Fasting during spring activity caused all enzymes to be inhibited and this effect, together with large tissue atrophy, suggest that in the short term fasting the regulatory mechanisms allow to save glucose for glucose-dependent tissues, besides contributing to energy spare at the whole body level.

A plasticidade fenotípica do intestino está presente em diferentes grupos de vertebrados e permite ajustes de caráter antecipatório ou de curto prazo na capacidade funcional do intestino frente a flutuações previsíveis e não previsíveis na disponibilidade de alimento no ambiente. No presente trabalho, avaliamos as alterações sazonais na morfologia e na capacidade de oxidação de substratos energéticos no intestino médio de lagartos teiú Tupinambis merianae. A resposta ao jejum associado à depressão metabólica na dormência de inverno foi contrastada com as alterações após 20 dias de jejum na fase ativa. Grupos de animais jovens foram mortos em diferentes fases do primeiro ciclo anual e o intestino médio foi removido e pesado. Amostras do terço proximal do órgão foram transferidas para frascos contendo formaldeído tamponado e o restante do tecido foi picotado e amostras aleatórias foram congeladas em N2 líquido e transferidas para freezer -80 oC. Variáveis morfológicas foram analisadas em cortes histológicos de 5 μm de espessura utilizando-se o método estereológico. O teor de água e o de proteína solúvel e total foi medido nas amostras por meio de ensaios padrão; as atividades máximas de enzimas foram medidas por espectrofotometria em condições saturantes de substrato e cofatores. No outono, a massa relativa do intestino é 1,04% e diminui 23% durante a dormência, junto a uma redução na densidade de volume da mucosa e de superfície do epitélio, da altura máxima dos vilos e do conteúdo protéico total. O epitélio altera sua conformação estrutural, passando de colunar simples para pseudo-estratificado, sugerindo intensa atividade proliferativa. Após o despertar na primavera, há um aumento de mais de duas vezes da massa do intestino, com um aumento da densidade de superfície epitelial e, possivelmente, do comprimento e/ou diâmetro do órgão. Em animais submetidos ao jejum, a massa intestinal relativa diminui 49% em relação a animais alimentados, porém, a atrofia da mucosa é menos intensa e o epitélio é mais preservado, além de um aumento da espessura da túnica muscular. O tecido possui elevado potencial para o uso de diferentes substratos energéticos e o tipo preferencial seria regulado em função do estado nutricional e metabólico do animal. As enzimas glicolíticas HK, PK e LDH não variam ao longo do ciclo anual, assim como a transaminase AspAT. Por outro lado, a GDH, enzima da oxidação de aminoácidos, a HOAD, enzima da β- oxidação lipídica e a CS, indicadora da capacidade aeróbia mitocondrial estão fortemente inibidas na dormência, acompanhando a depressão metabólica no animal. Em animais submetidos ao jejum na primavera, todas as enzimas tiveram suas atividades reduzidas e, em consonância com os dados da morfologia do tecido, os ajustes na capacidade funcional do órgão aparentemente se dão de maneira diferente em relação ao jejum associado à dormência sazonal, em função do caráter previsível e da existência de uma fase antecipatória neste fenômeno. / The gut phenotypic plasticity is widely documented in the vertebrates and would allow to either short term or anticipatory adjustments in the organ functional capacity, to cope with unpredictable and periodic changes of food availability in the environment. This study investigates seasonal changes of morphology and in the capacity for substrate oxidation in the midgut of the tegu lizard Tupinambis merianae, associated with prolonged fasting and metabolic depression in winter months. In addition, the pattern of change was compared with the adjustments induced by 20 days of fasting in spring active animals. Groups of young lizards were killed in distinct phases during the first annual cycle and the midgut was quickly excised and weighted. Tissue samples were removed from the organ proximal third and preserved in fixative solution for histology. The remaining tissue was cut in small pieces and aliquots were frozen in liquid N2 and stored at -80oC for the assays. The morphological changes were analyzed in 5μm thick slices using stereological methods. The content of water and of total and soluble proteins were measured using standard assays, and maximum activities of metabolic enzymes were measured by espectrophotometry. The mid-gut mass is 1.04% of body mass in autumn activity and decreases 23% during winter dormancy, combined with a reduction of mucosal volume and surface densities, of villus maximal height and of total protein content. The epithelial cells change conformation from columnar to pseudo-stratified, suggesting intense proliferative activity during dormancy. Later in spring activity, the mid-gut mass increases to 1.64% combined with an increase of epithelial surface density and possibly of midgut lenght and/or diameter. Atrophy during fasting was higher in active lizards, 49% in relation to fed animals, the mucosal density however is more preserved than during dormancy and the muscle layer increases thickness. High levels of enzyme activities suggest a potential to obtain energy from different substrates and the regulatory mechanisms of fuel selection would act as a function of the physiological context. HK, PK and LDH, and AspAT, acting on pathways of glucose and amino-acid oxidation respectively, do not change during the annual cycle, whereas GDH and HOAD (amino-acid and fatty acid oxidation respectively), and CS (indicator of mitochondrial aerobic capacity) are strongly inhibited in dormant and arousing animals. Fasting during spring activity caused all enzymes to be inhibited and this effect, together with large tissue atrophy, suggest that in the short term fasting the regulatory mechanisms allow to save glucose for glucose-dependent tissues, besides contributing to energy spare at the whole body level.

O jejum prolongado associado `a dormência sazonal é um fenômeno característico de diversos grupos de vertebrados, e os lipídios tem se mostrado bastante importantes na manutenção destes animais. No presente estudo pretendeu-se caracterizar a reorganização metabólica no jejum de 3-4 meses associado à dormência e depressão metabólica acentuada em lagartos teiú no primeiro ciclo anual de atividades, elucidando (1) qual o papel do metabolismo lipídico e de outros substratos energéticos na regulação da massa corpórea e da taxa metabólica dos teiús jovens ao longo do primeiro ciclo anual (2) qual é o comportamento de enzimas do metabolismo energético de diferentes substratos ao longo do ciclo sazonal, relacionadas à manutenção dos teiús durante o jejum hipometabólico e no retorno a atividade. (3) qual é perfil dos ácidos graxos do plasma e diferentes tecidos ao longo do ciclo sazonal e (4) testar se as predições da teoria da membrana como marca-passo do metabolismo se aplicam a um modelo intra-específico e sazonal, de forma a explicar a regulação da acentuada depressão metabólica nos lagartos teiú Para tal, foram determinadas as atividades de enzimas das vias do metabolismo energético de carboidratos (PECK), lipídios (CPT I e CPT II) e proteínas (GOT), e foi determinada a composição lipídica do plasma e dos tecidos de reserva como os corpos gordurosos abdominais e fígado, assim como a composição de membrana do tecido hepático total e das mitocôndrias e do músculo esquelético da pata PIT na atividade de outono, dormência de inverno, despertar, animais ativos na primavera e submetidos a um jejum forçado. Os resultados em conjunto parecem indicar que embora as vias oxidativas estejam reduzidas no tecido hepático, o potencial de mobilização e oxidação de lipídios está aumentado no jejum natural, evidenciando a importância deste substrato na manutenção dos lagartos teiú, e que haveria uma mobilização seletiva de ácidos graxos enquanto outros são mantidos nos tecidos. Adicionalmente, as respostas na composição dos tecidos ao jejum forçado parecem ser diferentes em relação ao jejum natural. O presente trabalho é pioneiro a fazer uma descrição minuciosa da composição lipídica de tecidos e membranas, e o primeiro a fazer uma análise da aplicação da teoria das membranas como 90 marcapasso do metabolismo em uma comparação intra-específica em um vertebrado que exibe dormência sazonal. Esta teoria parece não se aplicar a este modelo, de forma que a regulação do metabolismo parece ser por mecanismos que não uma alteração na composição de membrana dos tecidos. / Seasonal dormancy is a widespread phenomenon among vertebrates, in which lipid stores in the body tissues constitute the major energy source during the prolonged fasting. In addition, there are recent evidence indicating a role played by the lipid metabolism and the fatty acids derived in the regulation of membrane functions, resulting in modulation of whole body metabolic rates in the organisms, as well as integrating nutritional and hormonal signals that promote metabolic responses to changes in fuel availability. The present study investigates the metabolic reorganization and lipidic and fatty acid composition in tissues and subcellular fractions from tegu lizards (Tupinambis merianae), associated with metabolic depression and fasting during seasonal dormancy. Maximum enzyme activities related to the catabolism of carbohydrates (PEPCK), lipids (CPT I, II), and proteins (GOT) in liver were estimated by spectrophotometry and radiochemical assay, the Na+K+ATPase activity was assayed in the liver by standard enzymatic methods, and the lipid and fatty acid composition were analysed in the abdominal fat bodies, plasma, skeletal muscle, and in liver whole tissue and mitochondrial fractions, using gas chromatography, during autumn activity, winter dormancy, arousal, spring activity, and in animals deprived of food for 20 days during activity. During the hypometabolic state, it was found: (1) a significant decrease in the aerobic capacity and gradual increase in the potential for oxidation of long-chain fatty acids in the mitochondria of liver tissue; (2) differential lipid and fatty acid composition in the fat bodies compared to the profiles obtained with plasma, muscle and liver tissue, suggesting selective mobilization of fatty acids; (3) no significant changes in the Na+K+ATPase activity in liver and significant changes in the total and individual fractions of MUFA and PUFA as a function of the seasonal cycle, in the opposite direction indicated by the theory of membranes as pacemakers of metabolism, suggesting however, an important role played by MUFA in the metabolic reorganization during seasonal dormancy.